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Python(파이썬)프로그래밍을 통한 2차원 포물선 운동의 분석
경북대학교 과학영재교육원S,E,M대구광역시5차시
주요과목 관련단원: 문제 해결과 프로그래밍 관련과목 관련단원: 역학적 상호 작용
주요 내용
① 파이썬(python)에서의 터틀(turtle) 모듈과 수학(Math) 모듈을 활용하여 2차원 포물선 운동을 프로그래밍 할 수 있다.
② 프로그래밍을 통해 포물선 운동의 초기 각도를 조절하여 수평도달거리가 최대가 되는 발사 각도를 구하고, 이론적 결과와 비교하여 발표한다.
차시별 내용
1차시: 중력장에서 비스듬하게 던져진 물체의 운동을 분석할 수 있다.
(#물체의 운동 #등속도 운동 #등가속도 운동 #포물선 운동)
2~3차시: 파이썬에서 터틀 모듈과 수학 모듈을 활용하여 2차원에서 물체 의 운동을 프로그래밍 할 수 있다.
(#파이썬 #프로그래밍 #모듈)
4~5차시: 파이썬 프로그래밍을 통해 비스듬하게 발사된 물체의 수평도달거리가 최대 인 발사각도를 구하고, 이론적 결과와 비교한다.
(#물리학 #이론 #증명)
교육 목적
이 프로그램에서는 공학적 설계를 기반으로 포물선 운동의 조건에 대한 문제해결 프로젝트를 수행하기 위해 물리학의 2차원 포물선 운동과 파이썬 프로그래밍에 대한 원리 탐구를 수행한 다. 학습한 개념과 원리를 적용하여 가장 긴 수평 도달거리를 가지는 투사체의 초기 각도를 프로그래밍하여 시각적으로 증명하기 위한 아이디어를 협의하고 최선의 안을 도출하여 협업을 통해 모둠별로 실습한다. 프로그래밍 과정에서 시간과 각도의 반복적인 흐름을 프로그래밍 하면서 컴퓨팅 사고력과 머신러닝의 개념을 학습하고, 물리학의 개념을 활용하여 실생활의 문제가 해결되는지를 깨닫고 학생들 간에 서로 공유한다.
교육 목표
물체의 포물선 운동을 이해하고 초기 발사각도에 따른 이동거리를 계산할 수 있다.
파이썬 프로그래밍에서 함수와 모듈을 활용하여 물체의 운동을 2차원 평면에 나타낼 수 있다.
탐구한 원리와 개념을 적용하여 조별로 문제 상황으로 제시된 가장 멀리 날아가는 포물선 운동의 발사각도를 구하고 이를 파이썬 프로그래밍을 통해 시각적으로 증명할 수 있다.
창의적 설계 기반의 산출물 제작을 통해 과학적 개념과 원리의 적용을 체험하고 과학과 연계된 다른 교과 영역에 대해 이해할 수 있다.
